JP5636991B2 - Magnetic sensor, magnetic sensor driving method, and computer program - Google Patents

Magnetic sensor, magnetic sensor driving method, and computer program Download PDF

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Description

本発明は磁気センサ、磁気センサの駆動方法およびコンピュータプログラムに係わり、特に電源間欠制御を利用して、磁電変換素子の平均消費電流を抑える磁気センサ、磁気センサの駆動方法およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor, a magnetic sensor driving method, and a computer program, and more particularly to a magnetic sensor, a magnetic sensor driving method, and a computer program that suppress the average current consumption of a magnetoelectric conversion element by using intermittent power supply control.

ホール素子、ＭＲ（Magnetic Resistance；磁気抵抗）素子等の磁電変換素子は磁界を検知し、電気信号に変換する素子である。ＭＲ素子は、集積回路のチップ上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されている。この合金薄膜はホイートストン・ブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ ｂｒｉｄｇｅ）回路の４個抵抗を構成している。４個抵抗の中に２個抵抗が外部の磁界強度の変更により抵抗値が小さくなり、ブリッジ回路の中間電位差が発生する仕組みである。
ホール素子やＭＲ素子等の磁電変換素子を用いた磁気センサとしては、例えば、特許文献１の図１に、ホール素子と、ホール素子への電源電圧ＶＤＤの印加方法と、ホール電圧の取り出し方法を切り替える切替スイッチ回路、切替スイッチ回路からの出力を増幅する、第1及び第２増幅回路を備えた増幅ユニット、キャパシタを介した２つの増幅回路の出力を比較する比較ユニットを有する磁気センサ回路が開示されている。そして、２つの増幅回路と、比較ユニットとが間欠的に駆動されることの記載がある。そして、特許文献１の図７、図８及び段落００７２−００７６には、磁気センサ回路内の制御回路により間欠的に制御を行うための電源オン信号ＰＯＷを生成することの記載がある。 Magnetoelectric transducers such as Hall elements and MR (Magnetic Resistance) elements are elements that detect magnetic fields and convert them into electrical signals. The MR element is formed of a thin film of an alloy mainly composed of a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed on an integrated circuit chip. This alloy thin film constitutes four resistors of a Wheatstone bridge circuit. Of the four resistors, two resistors have a resistance value that is reduced by changing the external magnetic field strength, and an intermediate potential difference of the bridge circuit is generated.
As a magnetic sensor using a magnetoelectric conversion element such as a Hall element or MR element, for example, in FIG. 1 of Patent Document 1, a Hall element, a method of applying a power supply voltage VDD to the Hall element, and a method of extracting a Hall voltage are provided. A magnetic sensor circuit having a changeover switch circuit for switching, an amplification unit having first and second amplification circuits for amplifying an output from the changeover switch circuit, and a comparison unit for comparing outputs of two amplification circuits via a capacitor is disclosed. Has been. There is a description that the two amplifier circuits and the comparison unit are driven intermittently. In FIGS. 7 and 8 and paragraphs 0072-0076 of Patent Document 1, there is a description that a power-on signal POW for intermittent control by the control circuit in the magnetic sensor circuit is generated.

特開２００９−００２８５１号公報（図１、図７）JP 2009-002851 A (FIGS. 1 and 7)

近年、ＭＲセンサの小型化によりＭＲ素子製膜の面積が小さくなり、面積と比例する抵抗値も小さくなり、逆にＭＲ素子の消費電力が大きくなっている。
外部電源の間欠制御により、ＭＲ素子の平均消費電流を一定程度に小さくできる。但し、外部制御用部品（例えば、マイコン）などの速度、または消費電力の制限により、外部間欠電源ＯＮの時間を短くするのは限界がある。
本発明の目的は、磁気センサ内部の消費電力、特に磁電変換素子の消費電力を抑制することにある。 In recent years, the area of MR element deposition has been reduced due to the miniaturization of MR sensors, the resistance value proportional to the area has also been reduced, and conversely, the power consumption of MR elements has increased.
The average current consumption of the MR element can be reduced to a certain level by intermittent control of the external power supply. However, there is a limit to shortening the external intermittent power ON time due to the speed of an external control component (for example, a microcomputer) or the limitation of power consumption.
An object of the present invention is to suppress power consumption inside a magnetic sensor, particularly power consumption of a magnetoelectric conversion element.

本発明に係る磁気センサは、磁電変換素子と、
外部間欠電源からの間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅のパルスを発生するパルス発生手段と、
前記パルスに基づいて前記磁電変換素子の電源信号のオンオフを制御するスイッチと、
を有することを特徴とする。
本発明に係る磁気センサの駆動方法は、外部間欠電源からの間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅のパルスを発生させ、
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源オン時間内の信号印加時間を制御する、ことを特徴とする。 A magnetic sensor according to the present invention includes a magnetoelectric conversion element,
Pulse generating means for generating a pulse with a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply;
A switch for controlling on / off of a power signal of the magnetoelectric transducer based on the pulse;
It is characterized by having.
The magnetic sensor driving method according to the present invention generates a pulse having a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply,
A signal application time within a power-on time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element is controlled based on the pulse.

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
１．外部間欠電源制御により、ＭＲセンサの全体消費電力を小さくできる。
２．磁気センサ内部で磁電変換素子の電源ＯＮ用パルスを発生し、パルス幅を短くして、磁電変換素子での消費電力を小さくできる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
1. The overall power consumption of the MR sensor can be reduced by the external intermittent power supply control.
2. A power ON pulse of the magnetoelectric conversion element is generated inside the magnetic sensor, the pulse width is shortened, and the power consumption in the magnetoelectric conversion element can be reduced.

本発明に係るＭＲセンサの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an MR sensor according to the present invention. ＶＣＣに入力する外部間欠電源信号の波形である。It is a waveform of the external intermittent power supply signal input into VCC. ＭＲ素子ＯＮ時間を示す波形である。It is a waveform which shows MR element ON time. 外部磁界がある時のＯＵＴ波形である。It is an OUT waveform when there is an external magnetic field. 本発明に係るＭＲセンサの動作フローチャートである。3 is an operation flowchart of the MR sensor according to the present invention. 外部磁界がある時の動作タイミングチャートである。It is an operation | movement timing chart when there exists an external magnetic field. 外部磁界がない時の動作タイミングチャートである。It is an operation timing chart when there is no external magnetic field.

以下、本発明の典型的な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する磁気センサは、磁電変換素子がＭＲ素子であるＭＲセンサを一例として説明するが、ホール素子等のＭＲ素子以外の磁電変換素子を用いた磁気センサにも本発明を適用することができる。   Hereinafter, typical embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The magnetic sensor described below will be described by taking an MR sensor in which the magnetoelectric conversion element is an MR element as an example. it can.

図１は本発明に係るＭＲセンサの概略構成を示すブロック図である。図２はＶＣＣに入力する外部間欠電源信号の波形である。図３はＭＲ素子ＯＮ時間を示す波形である。図４は外部磁界がある時のＯＵＴ波形である。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an MR sensor according to the present invention. FIG. 2 shows the waveform of the external intermittent power supply signal input to VCC. FIG. 3 is a waveform showing the MR element ON time. FIG. 4 shows an OUT waveform when there is an external magnetic field.

図１に示すように、ＶＣＣからの間欠電源からの間欠電源信号を各電気回路に与える。パルス発生回路１００はバッファー３５、バッファー３６、抵抗３４、コンデンサ３３、ＡＮＤ回路３２、 およびＮＯＴ回路３１で構成され、間欠電源信号のＯＮを利用して、ＭＲ素子ＯＮ用パルスを発生する。パルス幅は抵抗３４の抵抗値Ｒとコンデンサ３３の容量値Ｃとの時定数で決定する。   As shown in FIG. 1, an intermittent power supply signal from an intermittent power supply from VCC is applied to each electric circuit. The pulse generation circuit 100 includes a buffer 35, a buffer 36, a resistor 34, a capacitor 33, an AND circuit 32, and a NOT circuit 31, and generates an MR element ON pulse by using ON of the intermittent power supply signal. The pulse width is determined by the time constant of the resistance value R of the resistor 34 and the capacitance value C of the capacitor 33.

ＭＲ素子１０は、抵抗１１、１４及び可変抵抗１２、１３で構成される。抵抗１１、１４の抵抗値はＲ１、Ｒ４であり、可変抵抗１２、１３の抵抗値はＲ２、Ｒ３である。ＭＲ素子１０の電源はＮｃｈ ＭＯＳＦＥＴ（Ｎチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）７０でＯＮ、ＯＦＦさせる。Ｎｃｈ ＭＯＳ ＦＥＴ７０のゲートはＮＯＴ回路３１の出力端子と接続され、パルス発生回路１００からのパルスがＭＲ素子１０の電源をＯＮ、ＯＦＦさせる。Ｎｃｈ ＭＯＳＦＥＴ７０は、ＭＲ素子１０への間欠電源信号の電源オン時間内の信号印加時間を制御するスイッチとなる。   The MR element 10 includes resistors 11 and 14 and variable resistors 12 and 13. The resistance values of the resistors 11 and 14 are R1 and R4, and the resistance values of the variable resistors 12 and 13 are R2 and R3. The power source of the MR element 10 is turned on and off by an Nch MOSFET (N-channel metal oxide semiconductor field effect transistor) 70. The gate of the Nch MOS FET 70 is connected to the output terminal of the NOT circuit 31, and the pulse from the pulse generation circuit 100 turns the MR element 10 on and off. The Nch MOSFET 70 serves as a switch for controlling the signal application time within the power-on time of the intermittent power signal to the MR element 10.

出力波形回復回路４０は、ＤＦＦ回路（Ｄ−フリップフロップ）で構成され、ＣＬＥＡＲピンはパルス発生回路１００のＡＮＤ回路３２の出力端子と接続される。パルス幅の時間帯に、ＤＦＦ回路がクリアされ、ＱＢ出力端子がＨＩＧＨレベルになり、ＭＲセンサのＯＵＴピンがＬＯＷレベルになる。この出力波形回復回路４０により、磁界がある時のＨＩＧＨレベル出力波形幅が外部間欠電源波形のＯＮ時間幅とほとんど変わらなくなる。   The output waveform recovery circuit 40 includes a DFF circuit (D-flip flop), and the CLEAR pin is connected to the output terminal of the AND circuit 32 of the pulse generation circuit 100. During the pulse width time period, the DFF circuit is cleared, the QB output terminal becomes HIGH level, and the OUT pin of the MR sensor becomes LOW level. By this output waveform recovery circuit 40, the HIGH level output waveform width when there is a magnetic field is hardly different from the ON time width of the external intermittent power supply waveform.

ＤＦＦ回路の機能表は下表の通りである。     The function table of the DFF circuit is as follows.

Figure 0005636991
Figure 0005636991

ＭＲセンサの出力部はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ； 相補型金属酸化膜半導体）回路であり、具体的には、電源側のＰｃｈ ＭＯＳＦＥＴ５０とＧＮＤ側のＮｃｈ ＭＯＳＦＥＴ６０で構成される。   The output part of the MR sensor is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) circuit, specifically, a Pch MOSFET 50 on the power supply side and an Nch MOSFET 60 on the GND side.

ＭＲ素子１０の抵抗１１と抵抗１２の中間点はアンプ（ＡＭＰ回路）２０のＩＮ−と接続される。ＭＲ素子の抵抗１３と抵抗１４の中間点はアンプ２０のＩＮ＋と接続される。アンプ２０の両出力がコンパレータ（ＣＯＭＰ回路）３０（ＣＯＭＰ：Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）の両入力端子と接続される。コンパレータ３０の出力がNOT回路２１を経由してＤＦＦ回路のＣＬＫ（ＣＬＯＣＫ）ピンと接続される。さらに、バッファー回路２２を経由してＤＦＦ回路のＣＬＫＢ（ＣＬＯＣＫＢ）ピンと接続される。
外部磁界がない場合（外部磁界の磁界強度がＭＲ素子の感度閾値以下の場合）、抵抗１１と抵抗１２の中間点電位が、抵抗１３と抵抗１４の中間点電位より高く設定されており、アンプ２０のＩＮ＋とＩＮ−の負電位差が発生し、アンプ２０と接続したコンパレータ３０の出力がＬＯＷレベルになり、NOT回路２１を経由して、CLK信号がＨＩＧＨレベルのまま、QB出力信号がクリアされてＨＩＧＨレベルのままである。ＭＲセンサのＯＵＴピンがＬＯＷレベルのままである。
外部磁界がある場合（外部磁界の磁界強度がＭＲ素子の感度閾値を超えた場合）、抵抗１２と抵抗１３の抵抗値Ｒ２、Ｒ３が小さくなり、抵抗１１と抵抗１２の中間点電位が低くなり、抵抗１３と抵抗１４の中間点電位が高くなる。そして、アンプ２０のＩＮ＋とＩＮ−の正電位差が発生し、アンプ２０と接続されるコンパレータ３０の出力がＨＩＧＨレベルになる。ＭＲ素子の電源ＯＦＦより、コンパレータ３０の出力パルスの立下りが発生する。この立下りがNOT回路２１により、CLK信号の立上りになる。ＱＢ信号がCLK信号の立上りにより、ＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに変わり、ＭＲセンサのＯＵＴピンがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変わる。外部間欠電源のＯＦＦまで続ける。
ＭＲ素子１０と、その周辺回路（アンプ２０、コンパレータ３０、ＤＦＦ回路４０、パルス発生回路１００、スイッチ７０、ＮＯＴ回路３１、NOT回路２１、バッファー回路２２、Ｐｃｈ ＭＯＳＦＥＴ５０及びＮｃｈ ＭＯＳＦＥＴ６０のうちの一部又は全部）は一体化することができ、一体化によりＭＲセンサの小型化ができる。さらに、ＭＲ素子による特性のバラツキも抑えることができる。
ここで、外部間欠電源でのＭＲセンサの平均消費電流を計算してみる。
外部間欠電源波形は、図２で示している。ＭＲ素子ＯＮ時間の波形は、図３で示している。 An intermediate point between the resistor 11 and the resistor 12 of the MR element 10 is connected to IN− of the amplifier (AMP circuit) 20. An intermediate point between the resistors 13 and 14 of the MR element is connected to IN + of the amplifier 20. Both outputs of the amplifier 20 are connected to both input terminals of a comparator (COMP circuit) 30 (COMP: Comparator). The output of the comparator 30 is connected to the CLK (CLOCK) pin of the DFF circuit via the NOT circuit 21. Further, it is connected to the CLKB (CLOCKB) pin of the DFF circuit via the buffer circuit 22.
When there is no external magnetic field (when the magnetic field strength of the external magnetic field is less than the sensitivity threshold value of the MR element), the midpoint potential of the resistor 11 and the resistor 12 is set higher than the midpoint potential of the resistor 13 and the resistor 14. 20 causes a negative potential difference between IN + and IN−, the output of the comparator 30 connected to the amplifier 20 becomes LOW level, and the QB output signal is cleared via the NOT circuit 21 while the CLK signal remains HIGH level. The HIGH level remains. The OUT pin of the MR sensor remains at the LOW level.
When there is an external magnetic field (when the magnetic field strength of the external magnetic field exceeds the sensitivity threshold value of the MR element), the resistance values R2 and R3 of the resistor 12 and the resistor 13 become small, and the midpoint potential between the resistor 11 and the resistor 12 becomes low. The intermediate point potential between the resistor 13 and the resistor 14 is increased. Then, a positive potential difference between IN + and IN− of the amplifier 20 is generated, and the output of the comparator 30 connected to the amplifier 20 becomes HIGH level. The fall of the output pulse of the comparator 30 occurs when the MR element is turned off. This falling edge becomes the rising edge of the CLK signal by the NOT circuit 21. The QB signal changes from HIGH level to LOW level by the rise of the CLK signal, and the OUT pin of the MR sensor changes from LOW level to HIGH level. Continue until the external intermittent power supply is turned off.
MR element 10 and its peripheral circuits (amplifier 20, comparator 30, DFF circuit 40, pulse generation circuit 100, switch 70, NOT circuit 31, NOT circuit 21, buffer circuit 22, Pch MOSFET 50 and part of Nch MOSFET 60 or All) can be integrated, and the MR sensor can be miniaturized by integration. Further, variation in characteristics due to the MR element can be suppressed.
Here, the average current consumption of the MR sensor with the external intermittent power supply is calculated.
The external intermittent power supply waveform is shown in FIG. The waveform of the MR element ON time is shown in FIG.

ここで、図２に示す、外部間欠電源波形において、周期（周期１、周期２）をＣｙｃｌｅ、ＯＮ時間をＴｏｎ１、ＯＦＦ時間＝Ｔｏｆｆ１とする。電気回路の常時電源時の消費電流をＩｃｉｒｃｕｉｔ、ＭＲ素子の常時電源時の消費電流をＩｍｒとする。
また、図３に示す、ＭＲ素子ＯＮ時間の波形において、周期（周期１、周期２）をＣｙｃｌｅ、ＯＮ時間をＴｏｎ２、ＯＦＦ時間をＴｏｆｆ２とする。 Here, in the external intermittent power supply waveform shown in FIG. 2, the cycle (cycle 1, cycle 2) is set to cycle, the ON time is set to Ton1, and the OFF time = Toff1. The current consumption when the electric circuit is always powered is I circuit, and the current consumption when the MR element is always powered is Imr.
In the MR element ON time waveform shown in FIG. 3, the cycle (cycle 1, cycle 2) is set to cycle, the ON time is set to Ton2, and the OFF time is set to Toff2.

外部間欠電源でのＭＲセンサの平均消費電流Iは下式で表される。
Ｉ ＝ Ｉｃｉｒｃｕｉｔ×Ｔｏｎ１／Ｃｙｃｌｅ ＋ Ｉｍｒ×Ｔｏｎ２／Ｃｙｃｌｅ
以下、外部間欠電源でのＭＲセンサの平均消費電流を実際に計算した一例を示す。
外部間欠電源波形は、図２で示している。
周期Ｃｙｃｌｅを１０ｍＳ、ＯＮ時間Ｔｏｎ１を１０ｕＳ、電気回路の常時電源時の消費電流Ｉｃｉｒｃｕｉｔを３００ｕＡ、ＭＲ素子の常時電源時の消費電流Ｉｍｒ＝１．５ｍＡとする。
ＭＲ素子ＯＮ時間の波形は、図３で示している。周期Ｃｙｃｌｅを１０ｍＳ、ＯＮ時間Ｔｏｎ２を１ｕＳとする。 The average current consumption I of the MR sensor with an external intermittent power supply is expressed by the following equation.
I = Icircuit * Ton1 / Cycle + Imr * Ton2 / Cycle
Hereinafter, an example in which the average current consumption of the MR sensor with the external intermittent power supply is actually calculated will be shown.
The external intermittent power supply waveform is shown in FIG.
The cycle Cycle is 10 mS, the ON time Ton1 is 10 uS, the current consumption I circuit when the electric circuit is always powered is 300 uA, and the current consumption Imr when the MR element is always powered is 1.5 mA.
The waveform of the MR element ON time is shown in FIG. The cycle Cycle is 10 mS, and the ON time Ton2 is 1 uS.

外部間欠電源でのＭＲセンサの平均消費電流 Ｉ は、
I＝Ｉｃｉｒｃｕｉｔ×Ｔｏｎ１／Ｃｙｃｌｅ ＋ Ｉｍｒ×Ｔｏｎ２／Ｃｙｃｌｅ
＝３００ｕＡ×１０ｕＳ／１０ｍＳ＋１．５ｍＡ×１ｕＳ／１０ｍＳ
＝０．４５ｕＡ
（動作の説明）
図５、図６および図７を用いて、図１における外部間欠電源制御ＭＲセンサの一連の動作およびタイミングを説明する。
図５は 動作フローチャートである。図６は 外部磁界がある時の動作タイミングチャートである。図７は 外部磁界がない時の動作タイミングチャートである。
図６と図７において、Ｔｏｎ２はＭＲ素子ＯＮ時間である。Δｔはアンプ（ＡＭＰ回路）２０、コンパレータ（ＣＯＭＰ回路）３０およびNOT回路２１による遅延時間である。
図５に示すように、ステップＳ５０１において、ＶＣＣから外部間欠電源を入力する。電源波形は図６及び図７において、Ｔ６０１、Ｔ７０１で示している。 The average current consumption I of the MR sensor with an external intermittent power supply is
I = Icircuit × Ton1 / Cycle + Imr × Ton2 / Cycle
= 300uA x 10uS / 10mS + 1.5mA x 1uS / 10mS
= 0.45uA
(Description of operation)
A series of operations and timing of the external intermittent power supply control MR sensor in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7.
FIG. 5 is an operation flowchart. FIG. 6 is an operation timing chart when there is an external magnetic field. FIG. 7 is an operation timing chart when there is no external magnetic field.
6 and 7, Ton2 is the MR element ON time. Δt is a delay time by the amplifier (AMP circuit) 20, the comparator (COMP circuit) 30 and the NOT circuit 21.
As shown in FIG. 5, in step S501, an external intermittent power supply is input from VCC. The power supply waveforms are indicated by T601 and T701 in FIGS.

ステップＳ５０２において、パルス発生回路１００が入力電源のＯＮからＭＲ素子ＯＮ用パルス、またはＤＦＦ回路のＣｌｅａｒ用ＬＯＷレベル電位を発生する。図６及び図７におけるＴ６０２及びＴ７０２は電源波形がバッファー回路３５を経由して、ＡＮＤ回路３２に入力されるＩＮ＋波形である。Ｔ６０３及びＴ７０３は電源波形がバッファー回路３６とＲＣ回路を経由して、ＡＮＤ回路３２に入力されるＩＮ−波形である。Ｔ６０４及びＴ７０４はＡＮＤ回路３２の出力波形である。Ｔ６０４及びＴ７０４はＤＦＦ回路のＣｌｅａｒ用波形でもある。   In step S502, the pulse generation circuit 100 generates an MR element ON pulse or a Clear LOW level potential of the DFF circuit when the input power is turned ON. T602 and T702 in FIGS. 6 and 7 are IN + waveforms in which the power supply waveform is input to the AND circuit 32 via the buffer circuit 35. T603 and T703 are IN-waveforms in which the power supply waveform is input to the AND circuit 32 via the buffer circuit 36 and the RC circuit. T604 and T704 are output waveforms of the AND circuit 32. T604 and T704 are also clear waveforms for the DFF circuit.

ステップＳ５０３、Ｓ５０４において、ＤＦＦ回路はパルス発生回路１００からのＣｌｅａｒ信号を利用して、パルス回路発生したパルス幅の時間帯にＱＢ信号をクリアする。この時間幅は図６と図７のＴｏｎ２である。この間に、ＯＵＴ出力はＬＯＷレベルである。   In steps S503 and S504, the DFF circuit uses the Clear signal from the pulse generation circuit 100 to clear the QB signal in the time zone of the pulse width generated by the pulse circuit. This time width is Ton2 in FIGS. During this time, the OUT output is at the LOW level.

ステップＳ５０５において、ＭＲ素子がパルス発生回路からのパルスで電源をＯＮさせる。電源ＯＮ時間は、図６と図７のＴｏｎ２である。
ステップＳ５０７からＳ５１１までは、外部磁界がある時に関するフローチャートである。ステップＳ５０６でＭＲ素子が磁界信号から電気信号に変更する。外部磁界がある場合は、抵抗１２と抵抗１３の抵抗値Ｒ２、Ｒ３が小さくなり、抵抗１１と抵抗１２の中間点電位が低くなり、抵抗１３と抵抗１４の中間点電位が高くなる。すると、ステップＳ５０７に示すように、アンプ２０のＩＮ＋の電位がＩＮ−の電位より高くなり、ステップＳ５０８で、コンパレータ３０がＨＩＧＨレベル信号を出力する。出力波形は図６のＴ６０６で示してある。ステップＳ５０９からＳ５１１までは、外部磁界がある時のＤＦＦ回路と出力部の動作を示している。ＭＲ素子の電源ＯＦＦより、コンパレータ３０の出力パルスの立下りが発生する。この立下りがNOT回路２１により、CLK信号の立上りになる（ステップS５０９）。ＱＢ信号がCLK信号の立上りにより、ＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに変わり（ステップS５１０）、ＭＲセンサのＯＵＴピンがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変わる。外部間欠電源のＯＦＦまで続ける（ステップS５１１）。タイミングチャートは図６のＴ６０７からＴ６０９まで示してある。 In step S505, the MR element turns on the power with a pulse from the pulse generation circuit. The power ON time is Ton2 in FIGS.
Steps S507 to S511 are flowcharts relating to when there is an external magnetic field. In step S506, the MR element changes from a magnetic field signal to an electrical signal. When there is an external magnetic field, the resistance values R2 and R3 of the resistors 12 and 13 are reduced, the midpoint potential of the resistors 11 and 12 is lowered, and the midpoint potential of the resistors 13 and 14 is increased. Then, as shown in step S507, the IN + potential of the amplifier 20 becomes higher than the IN− potential, and in step S508, the comparator 30 outputs a HIGH level signal. The output waveform is indicated by T606 in FIG. Steps S509 to S511 show the operation of the DFF circuit and the output unit when there is an external magnetic field. The fall of the output pulse of the comparator 30 occurs when the MR element is turned off. This fall becomes the rise of the CLK signal by the NOT circuit 21 (step S509). The QB signal changes from HIGH level to LOW level at the rising edge of the CLK signal (step S510), and the OUT pin of the MR sensor changes from LOW level to HIGH level. The process continues until the external intermittent power supply is turned off (step S511). The timing chart is shown from T607 to T609 in FIG.

ステップＳ５１２からＳ５１６までは、外部磁界がない時に関するフローチャートである。Ｓ５０６はＭＲ素子が磁界信号から電気信号に変更する。外部磁界がない場合、抵抗１１と抵抗１２の中間点電位が、抵抗１３と抵抗１４の中間点電位より高く設定されている。したがって、ステップＳ５１２に示すように、アンプ２０のＩＮ＋の電位がＩＮ−の電位より低くなり、ステップＳ５１３でコンパレータ３０がＬＯＷレベル信号を出力する。出力波形は図７のＴ７０６で示してある。Ｓ５１４からＳ５１６までは、外部磁界がない時のＤＦＦ回路と出力部の動作を示している。CLK信号がＨＩＧＨレベルのままで（ステップＳ５１４）、QB出力信号がクリアされてＨＩＧＨレベルのままである（ステップＳ５１５）。ＭＲセンサのＯＵＴピンがＬＯＷレベルのままである。外部間欠電源のＯＦＦまで続ける（ステップＳ５１６）。タイミングチャートは図７のＴ７０７からＴ７０９まで示してある。
なお、本実施形態の磁気センサは、ＭＲ素子以外の回路の全部又は一部をコンピュータを用いてソフトウェアで実現することができる。例えば、図１に示す、アンプ（ＡＭＰ回路）２０、コンパレータ（ＣＯＭＰ回路）３０、出力波形回復回路４０、パルス発生回路１００の動作フローを示す図５の動作をプログラムで記述し、このプログラムをＲＯＭ等の記憶部に記憶し、演算に必要な情報をＲＡＭ等のメモリに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることで、本実施形態の磁気センサの機能をプログラムで実現することができる。 Steps S512 to S516 are flowcharts relating to when there is no external magnetic field. In S506, the MR element changes from a magnetic field signal to an electric signal. When there is no external magnetic field, the midpoint potential of the resistors 11 and 12 is set higher than the midpoint potential of the resistors 13 and 14. Therefore, as shown in step S512, the IN + potential of the amplifier 20 becomes lower than the IN− potential, and in step S513, the comparator 30 outputs a LOW level signal. The output waveform is indicated by T706 in FIG. S514 to S516 show the operation of the DFF circuit and the output unit when there is no external magnetic field. The CLK signal remains at the HIGH level (step S514), and the QB output signal is cleared and remains at the HIGH level (step S515). The OUT pin of the MR sensor remains at the LOW level. The process continues until the external intermittent power supply is turned off (step S516). The timing chart is shown from T707 to T709 in FIG.
In the magnetic sensor of this embodiment, all or part of the circuits other than the MR element can be realized by software using a computer. For example, the operation of FIG. 5 showing the operation flow of the amplifier (AMP circuit) 20, the comparator (COMP circuit) 30, the output waveform recovery circuit 40, and the pulse generation circuit 100 shown in FIG. The function of the magnetic sensor of the present embodiment can be realized by a program by storing the information necessary for calculation in a memory such as a RAM and operating the program by the CPU.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。   A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited to the following configuration.

（付記１）
外部間欠電源からの間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅のパルスを発生するパルス発生手段と、
磁電変換素子と、
前記パルスに基づいて前記磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源オン時間内の信号印加時間を制御するスイッチと、
を有する磁気センサ。 (Appendix 1)
Pulse generating means for generating a pulse with a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply;
A magnetoelectric conversion element;
A switch for controlling a signal application time within a power-on time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element based on the pulse;
A magnetic sensor.

（付記２）
前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、
前記２つの検知信号を増幅するアンプと、増幅された２つの検出信号を比較するコンパレータと、を有する付記１に記載の磁気センサ。 (Appendix 2)
The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
The magnetic sensor according to claim 1, further comprising: an amplifier that amplifies the two detection signals; and a comparator that compares the two detected detection signals.

（付記３）
前記間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のオンの時間と同じとなるような出力波形とする出力波形回復回路を有する付記２に記載の磁気センサ。 (Appendix 3)
Appendix 2 having an output waveform recovery circuit having an output waveform having a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal and having the same output time as the on-time of the external intermittent power supply. The magnetic sensor described.

（付記４）
前記ＭＲ素子、前記パルス発生手段、前記スイッチ、前記アンプ、前記コンパレータは一体化されていることを特徴とする付記２に記載の磁気センサ。 (Appendix 4)
The magnetic sensor according to appendix 2, wherein the MR element, the pulse generating means, the switch, the amplifier, and the comparator are integrated.

（付記５）
外部間欠電源からの間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅のパルスを発生させ、
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源オン時間内の信号印加時間を制御する、ことを特徴とする磁気センサの駆動方法。 (Appendix 5)
Generate a pulse with a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply,
A method for driving a magnetic sensor, comprising: controlling a signal application time within a power-on time of the intermittent power signal to the magnetoelectric transducer based on the pulse.

（付記６）
前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、
前記２つの検知信号を増幅し、増幅された２つの検出信号をコンパレータで比較することを特徴とする付記５に記載の磁気センサの駆動方法。 (Appendix 6)
The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
The magnetic sensor driving method according to appendix 5, wherein the two detection signals are amplified, and the two amplified detection signals are compared by a comparator.

（付記７）
前記間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のオンの時間と同じとなるような出力波形とすることを特徴とする付記６に記載の磁気センサの駆動方法。 (Appendix 7)
The output from the comparator, which has a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal, has an output waveform that is the same as the on-time of the external intermittent power supply. Driving method of magnetic sensor.

（付記８）
磁気センサとして機能させるコンピュータに、
外部間欠電源からの間欠電源信号の電源オン時間より短いパルス幅のパルスを発生させる手順と、
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源オン時間内の信号印加時間を制御する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 (Appendix 8)
To a computer that functions as a magnetic sensor,
A procedure for generating a pulse with a pulse width shorter than the power-on time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply,
A procedure for controlling a signal application time within a power-on time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element based on the pulse,
A computer program for executing

本発明に係わる外部間欠電源制御ＭＲセンサは、外部電源間欠制御を利用して、内部のＭＲ素子の平均消費電流を抑えるＭＲセンサに用いられ、例えば、 水道メーター、ガスメーターの回転検出、モータのエンコーダに用いられる。 The external intermittent power supply control MR sensor according to the present invention is used for an MR sensor that uses external power supply intermittent control to suppress the average current consumption of an internal MR element. For example, water meter, gas meter rotation detection, motor encoder Used for.

１０ ＭＲ素子
１１、１４ 抵抗
１２、１３ 可変抵抗
２０ アンプ（ＡＭＰ回路）
２１ ＮＯＴ回路
２２ バッファー
３０ コンパレータ（ＣＯＭＰ回路）
３１ ＮＯＴ回路
３２ ＡＮＤ回路
３３ コンデンサ
３４ 抵抗
３５ バッファー
３６ バッファー
４０ 出力波形回復回路
１００ パルス発生回路 10 MR elements 11, 14 Resistance 12, 13 Variable resistance 20 Amplifier (AMP circuit)
21 NOT circuit 22 Buffer 30 Comparator (COMP circuit)
31 NOT circuit 32 AND circuit 33 capacitor 34 resistor 35 buffer 36 buffer 40 output waveform recovery circuit 100 pulse generation circuit

Claims (10)

外部間欠電源からの間欠電源信号のＯＮを利用して該間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅のパルスを発生するパルス発生手段と、
磁電変換素子と、
前記パルスに基づいて前記磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間内の信号印加時間を制御するスイッチと、
を有する、磁気センサ。 Pulse generating means for generating a pulse having a shorter pulse width than the power supply ON time of the intermittent power signal using the ON of the intermittent power supply signal from the external intermittent power,
A magnetoelectric conversion element;
A switch for controlling a signal application time within a power ON time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element based on the pulse;
Having a magnetic sensor. 前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、
前記２つの検知信号を増幅するアンプと、
増幅された前記２つの検知信号を比較するコンパレータと、
をさらに有する、請求項１に記載の磁気センサ。 The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
An amplifier for amplifying the two detection signals;
A comparator for comparing the amplified the two detection signals,
Further comprising a magnetic sensor as in claim 1. 前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のＯＮの時間と同じとなるような出力波形とする出力波形回復回路をさらに有する、請求項２に記載の磁気センサ。 An output waveform recovery circuit having an output waveform having a pulse width shorter than a power ON time of the intermittent power supply signal and having an output waveform that is the same as the ON time of the external intermittent power supply is further provided . Item 3. The magnetic sensor according to Item 2. 前記ＭＲ素子、前記パルス発生手段、前記スイッチ、前記アンプ、および、前記コンパレータが一体化されている、請求項２に記載の磁気センサ。 The MR element, said pulse generating means, said switch, said amplifier, and said comparator are integrated, a magnetic sensor according to claim 2. 外部間欠電源からの間欠電源信号のＯＮを利用して該間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅のパルスを発生させ、
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間内の信号印加時間を制御する、磁気センサの駆動方法。 Using the ON of the intermittent power supply signal from the external intermittent power to generate a pulse having a shorter pulse width than the power supply ON time of the intermittent power signal,
It controls the signal application time in the power ON time of the intermittent power supply signal to the magneto-electric transducers on the basis of the pulse, the driving method of the magnetic sensor. 前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、
前記２つの検知信号を増幅し、増幅された前記２つの検知信号をコンパレータで比較する、請求項５に記載の磁気センサの駆動方法。 The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
The two amplifying the detection signal, the amplified the two detection signals compared by the comparator, the driving method of a magnetic sensor according to claim 5. 前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のＯＮの時間と同じとなるような出力波形とする、請求項６に記載の磁気センサの駆動方法。 The intermittent power supply signal of the shorter pulse width than the power supply ON time, an output from the comparator, the same become such output waveform as the time of ON of the external intermittent power supply, the magnetic sensor according to claim 6 Driving method. 磁気センサとして機能させるコンピュータに、
外部間欠電源からの間欠電源信号のＯＮを利用して該間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅のパルスを発生させる手順と、
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間内の信号印加時間を制御する手順と、
を実行させる、コンピュータプログラム。 To a computer that functions as a magnetic sensor,
A step of generating a pulse having a shorter pulse width than the power supply ON time of the intermittent power signal using the ON of the intermittent power supply signal from the external intermittent power,
A procedure for controlling a signal application time within a power ON time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element based on the pulse;
To the execution, the computer program. 外部間欠電源からの間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅のパルスを発生するパルス発生手段と、Pulse generating means for generating a pulse having a pulse width shorter than the power ON time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply;
磁電変換素子と、A magnetoelectric conversion element;
前記パルスに基づいて前記磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間内の信号印加時間を制御するスイッチと、A switch for controlling a signal application time within a power ON time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element based on the pulse;
を有し、Have
前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
前記２つの検知信号を増幅するアンプと、An amplifier for amplifying the two detection signals;
増幅された前記２つの検知信号を比較するコンパレータと、A comparator that compares the two amplified detection signals;
前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のＯＮの時間と同じとなるような出力波形とする出力波形回復回路と、An output waveform recovery circuit having a pulse width shorter than the power ON time of the intermittent power signal, and an output waveform such that the output from the comparator is the same as the ON time of the external intermittent power;
をさらに有する、磁気センサ。A magnetic sensor. 外部間欠電源からの間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅のパルスを発生させ、Generate a pulse with a pulse width shorter than the power ON time of the intermittent power supply signal from the external intermittent power supply,
前記パルスに基づいて磁電変換素子への前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間内の信号印加時間を制御し、Based on the pulse, control the signal application time within the power ON time of the intermittent power signal to the magnetoelectric conversion element,
前記磁電変換素子は、外部の磁界の有無により信号レベルの大小関係の異なる２つの検知信号を出力するＭＲ素子であり、The magnetoelectric conversion element is an MR element that outputs two detection signals having different signal levels depending on the presence or absence of an external magnetic field,
前記２つの検知信号を増幅し、増幅された前記２つの検知信号をコンパレータで比較し、Amplifying the two detection signals and comparing the amplified two detection signals with a comparator;
前記間欠電源信号の電源ＯＮ時間より短いパルス幅とされた、前記コンパレータからの出力を、前記外部間欠電源のＯＮの時間と同じとなるような出力波形とする、磁気センサの駆動方法。A method for driving a magnetic sensor, wherein the output from the comparator having a pulse width shorter than the power ON time of the intermittent power signal is an output waveform that is the same as the ON time of the external intermittent power.
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